高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)在回采巷道中的應(yīng)用

李 翔

（汾西礦業(yè)集團(tuán)兩渡煤業(yè)，山西 靈石 030600）

引言

通過(guò)高應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，可以充分實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)的主動(dòng)性支護(hù)效果，有效防止煤礦巷道產(chǎn)生嚴(yán)重的收縮變形問(wèn)題。針對(duì)我國(guó)某地區(qū)一處煤礦開(kāi)采工作展開(kāi)分析和研究，該煤礦巷道在支護(hù)工的過(guò)程中，通過(guò)使用普通的錨網(wǎng)索進(jìn)行支護(hù)，因?yàn)槭艿讲煽諈^(qū)域所產(chǎn)生的側(cè)向壓力的影響，同時(shí)開(kāi)采工作面超前支護(hù)結(jié)構(gòu)壓力過(guò)大，造成煤礦巷道出現(xiàn)比較明顯的變形問(wèn)題，對(duì)整個(gè)煤礦開(kāi)采工作的順利進(jìn)行造成了嚴(yán)重的影響。因此，通過(guò)使用普通的錨索支護(hù)方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦巷道的全面支護(hù)工作要求。而使用高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)，可有效解決以往支護(hù)工作中存在的缺陷和不足。

1 回采巷道原有支護(hù)工作方案分析

在本次研究工作當(dāng)中，回采巷道原有的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用的是普通錨網(wǎng)索支護(hù)方式，回采巷道過(guò)斷層結(jié)構(gòu)部分通過(guò)“U”形鋼銅支架結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行支撐，原有的支護(hù)工作方案當(dāng)中，頂錨桿使用的是20 mm×2 500 mm的螺紋鋼錨桿來(lái)進(jìn)行支撐，頂錨鎖結(jié)構(gòu)使用的是21.5 mm×5 700 mm的鋼絞繩，巷道邊部模塊使用的是18 mm×2 000 mm的數(shù)值錨桿，側(cè)面所使用的是15.5 mm×4 500 mm的鋼腳繩，頂錨桿和幫錨桿之間的間距大小為900 mm，其中幫錨索網(wǎng)設(shè)置在采空區(qū)域的側(cè)圍柱部分，頂板和兩幫所鋪設(shè)的金屬網(wǎng)規(guī)格大小為2 400 mm×1 100 mm的菱形網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)巷道回臺(tái)支護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)分析可以看出，傳統(tǒng)所使用的普通錨網(wǎng)支護(hù)工作效果，無(wú)法有效滿(mǎn)足回采巷道的斷面工作要求，同時(shí)煤礦巷道兩邊的收縮變形問(wèn)題比較明顯，尤其是針對(duì)斷層部分所產(chǎn)生的巷道吊頂問(wèn)題更加明顯，局部支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有所不足，因此直接影響到整個(gè)煤礦開(kāi)采工作面的安全性和穩(wěn)定性?；夭上锏浪a(chǎn)生的收縮變形問(wèn)題，主要表現(xiàn)在兩幫收縮和底部凸起的形式，局部區(qū)域會(huì)出現(xiàn)比較明顯的頂板下沉現(xiàn)象，同時(shí)在回采工作過(guò)程中回采巷道收縮總量可以達(dá)到1 050 mm，底部的突起量最大可以達(dá)到650 mm。整體而言，整個(gè)回采巷道的構(gòu)造帶附近區(qū)域產(chǎn)生的不穩(wěn)定性現(xiàn)象比較明顯，根據(jù)工作人員的進(jìn)一步勘查分析可以看出，通過(guò)普通的錨網(wǎng)索支護(hù)工作方法，在整個(gè)煤層結(jié)構(gòu)和頂板交界位置的支護(hù)安全性也有所不足，形成整個(gè)支護(hù)體系產(chǎn)生明顯的失效現(xiàn)象，并且頂板的暴露傾向性更加明顯，很容易影響到回采工作面的正常開(kāi)采工作，如果沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行加固處理會(huì)造成更加嚴(yán)重的安全事故。

2 高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 高預(yù)應(yīng)力支護(hù)理論分析

在回采巷道支護(hù)工作過(guò)程中，通過(guò)預(yù)應(yīng)力支護(hù)施工主要指的是將錨索的一端直接錨固在巖石結(jié)構(gòu)當(dāng)中，然后在自由端進(jìn)行張拉，回采巷道當(dāng)中存在的一些不穩(wěn)定性巖石條件進(jìn)行加壓加固處理。通過(guò)高預(yù)應(yīng)力支護(hù)施工要求，對(duì)巖石結(jié)構(gòu)所施加的預(yù)應(yīng)力不能低于300 kN，屬于一種主動(dòng)支護(hù)工作方法。在高預(yù)應(yīng)力作用條件下，圍巖結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的壓縮力作用，可以進(jìn)一步提高圍巖結(jié)構(gòu)的整體性以及承載能力，同時(shí)還可以有效控制煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的早期變形以及頂板離層問(wèn)題[1-2]。通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)施工技術(shù)的有效應(yīng)用，可以保證支護(hù)結(jié)構(gòu)可以和圍巖結(jié)構(gòu)之間形成完整的復(fù)合體，提高支護(hù)巖體結(jié)構(gòu)的抗剪切能力和抗拉能力，防止采空區(qū)域所生成的側(cè)向壓力對(duì)回采巷道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，以提高回采巷道的工作安全性。

2.2 高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護(hù)方案的分析

通過(guò)對(duì)本次回采巷道煤層原支護(hù)施工方法所產(chǎn)生的巷道變形問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，工作人員認(rèn)為通過(guò)合理選擇回采巷道的支護(hù)工作方法，是提高巷道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效方式。充分考慮到本次回采工作面煤層結(jié)構(gòu)的特性情況，巷道構(gòu)造因素影響煤礦厚度以及煤礦巷道斷面要求等，決定在該煤礦開(kāi)采工作當(dāng)中，針對(duì)回采巷道使用高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索進(jìn)行支護(hù)，以此來(lái)有效提高回采巷道結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

在頂板支護(hù)工作過(guò)程中，頂部錨桿選用的是20 mm×2 000 mm的高強(qiáng)度鋼筋螺紋鋼桿結(jié)構(gòu)，鋼托盤(pán)的規(guī)格大小為150 mm×150 mm×10 mm，錨桿的排間距大小設(shè)定為950 mm×900 mm 每一根錨桿使用MSK2380型錨固劑對(duì)其進(jìn)行加固處理，同時(shí)使用21.5 mm×6 500 mm的鋼絞線(xiàn)材料。鋼托盤(pán)規(guī)格為300 mm×300 mm×15 mm，錨索的排間距設(shè)定為900 mm，同時(shí)每?jī)膳旁O(shè)置4 根錨索，分別根據(jù)不同的錨孔位置來(lái)進(jìn)行加固處理，頂網(wǎng)部分使用的是2 100 mm×1 000 mm 鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每排共設(shè)置出兩片呈橫向鋪設(shè)。

回采巷道兩幫位置支護(hù)工作使用的是20 mm×2 000 mm的高強(qiáng)度螺旋鋼錨桿材料，托盤(pán)規(guī)格和頂部錨桿規(guī)格保持相同，錨桿之間的排間距大小設(shè)定為800 mm×900 mm，其中頂角錨桿距離頂板位置為350 mm 和水平方向呈25°角。錨固力大小不能低于75 kN。錨索之間的排間距設(shè)置為900 mm×1 600 mm，錨固方法和頂部錨索加固方法保持相同，預(yù)應(yīng)力大小不能小于300 kN。

2.3 支護(hù)工作效果分析

通過(guò)使用高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，整體的支護(hù)部的效果非常明顯。通過(guò)實(shí)際勘察工作發(fā)現(xiàn)，煤礦巷道收縮變形量超過(guò)75%以上，出現(xiàn)在回采工作面的超前段，因此在該回采工作面的回風(fēng)巷道，距離開(kāi)采場(chǎng)100 m 范圍之內(nèi)設(shè)置出十字交叉測(cè)量點(diǎn)，可以對(duì)煤礦巷道的圍巖結(jié)構(gòu)變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)性觀測(cè)，相關(guān)工作人員通過(guò)實(shí)際觀測(cè)工作結(jié)果分析可以得出，隨著回采工作的進(jìn)一步推進(jìn)，頂板底部累計(jì)收縮變形量達(dá)到了228 mm，設(shè)計(jì)高度達(dá)到了7.5%，同時(shí)頂板底板位置的收縮變形量，主要出現(xiàn)在開(kāi)采場(chǎng)前方的25 m 范圍之內(nèi)，大約占到總收縮變形量的83%左右，兩側(cè)位置的累計(jì)收縮變形量為540 mm。收縮量達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸的10.5%，幫收斂變形問(wèn)題主要發(fā)生在開(kāi)采場(chǎng)前方的30 m 范圍之內(nèi)，為了充分了解回采巷道頂板內(nèi)部的整體情況，在采場(chǎng)前方區(qū)域50 m 范圍之內(nèi)，向頂板位置進(jìn)行打孔勘察。通過(guò)勘查工作結(jié)果可以得出，頂板距離頂煤層和頂板交接位置，離層量最大為12 mm，平均大小為4.3 mm，離層情況并不是非常明顯。由此可以看出，在本次回采巷道當(dāng)中，通過(guò)高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護(hù)工作方法，可以進(jìn)一步提高巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，巷道變形量和頂板的離層量相對(duì)較小，可以充分滿(mǎn)足煤礦開(kāi)采工作面的實(shí)際要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在煤礦開(kāi)采工作過(guò)程中，由于以往的煤礦巷道支護(hù)施工技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在一定的技術(shù)缺陷和不足，經(jīng)常會(huì)造成煤礦巷道局部支撐穩(wěn)定性不足[3]，對(duì)煤礦巷道的結(jié)構(gòu)安全性造成了嚴(yán)重的影響。高預(yù)應(yīng)力錨網(wǎng)索支護(hù)技術(shù)在回采巷道的支護(hù)工作中表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢(shì)，可以全面提高回采巷道結(jié)構(gòu)的安全性。